3D-прототипирование – изготовление объекта в масштабе или натуральную величину без потери функционала. За основу берется математические расчеты или чертеж объекта. Технология востребована в промышленности, транспортном деле, медицине, архитектуре и других областях.
В нашей статье разберем преимущества, виды, техники в 3D-прототипировании.
Преимущества 3D прототипирования
Высокие технологии значительно ускоряют производство, способствуют сокращению финансовых затрат, справляются даже со сложными задачами. Разберем основные преимущества подробнее.
Скорость изготовления моделей
В среднем на изготовление модели методом 3Д-прототипирования уходит от 24 часов до 4 дней, что в разы быстрее, если сравнивать с традиционным производством. Так, литье, штамповка, токарные и фрезерные работы – все это в совокупности занимает до 6-9 месяцев.
Экономия средств
Благодаря 3D-прототипированию затраты сокращаются в несколько раз, относительно таких методов производства, как литье под давлением.
В чем заключается экономия без потери качества:
- Не понадобится дополнительная оснастка и пресс-формы, которые необходимо менять каждый раз при смене дизайна объекта. Один принтер заменяет дорогостоящее оборудование.
- При 3Д-печати используется только то количество материала, которое необходимо для создания объекта. Аддитивное производство не требует обработки лишнего материала, что сокращает количество отходов.
Предупреждение ошибок на начальном этапе
В современном производстве получило распространение быстрое 3Д-прототипирование, используемое для создания тестовых прототипов. Благодаря скорости выполнения, за рабочий цикл можно создавать несколько вариаций объекта для выявления наиболее удачного, функционального. Это позволяет сразу исправить неточности и избежать ошибок на более поздних этапах.
Используемые технологии
При 3D-прототипировании используются разные способы. Выбор в пользу одного из них зависит от модели и целей ее производства.
FDM
FDM – создание объектов с помощью расплавления пластика, который в виде нити проходит через сопло принтера, послойно формируя заданную модель.
Чаще всего используются термопластики PLA, ABS, поликарбонат, полиамид – проверенные временем материалы, которые быстро застывают, обладают прочностью.
SLA (стереолитография)
Это аддитивная технология, которая заключается в послойном нанесении расплавленной пластмассы и сушки каждого слоя действием ультрафиолета.
При изготовлении моделей используют светочувствительные полимеры и смолы.
Этапы работы
3D-модели создают в 5 этапов:
1. Техническое задание
Определение целей, свойств и технических характеристик прототипа.
2. Проектирование
Разработка дизайна прототипа и выбор метода создания.
3. Моделирование
Процесс изготовления трехмерной модели объекта.
Важно, что перед запуском новой серии изделий всегда изготавливают технический образец. Он не предназначен для многократного постоянного использования, но должен обладать определенными свойствами: наглядность, точность, функциональность, оперативность.
4. Тестирование
Проверка на соответствие требованиям и допустимость к запуску в серию.
5. Доработка (при необходимости)
Изменение параметров при выявлении неточностей.
Применение 3D-прототипирования в различных отраслях
Технология 3Д-прототипирования широко распространена в разных областях жизни, таким способом производят как элементы дизайна, так и функциональные детали бытовой и производственной техники.
Разберем, какие отрасли пользуются 3D-печатью.
Автомобильная промышленность
Компании с минимальными финансовыми расходами моделируют запчасти к автомобилям, повышая эффективность производства.
Используют 3Д-печать для выполнения индивидуальных заказов клиентов. Распространено в люкс-сегменте и автоспорте.
С популяризацией электромобилей инженеры переосмысливают способы создания аксессуаров для таких авто. Моделирование поможет получить легкие по весу и уникальные по функционалу детали, например, со встроенным теплообменом.
Архитектура и строительство
Архитекторы и инженеры дополняют чертежи макетом объекта, позволяя заказчику визуализировать будущий дом или квартиру. Презентация проекта более выигрышная, ведь современные 3Д-принтеры обеспечивают высокую детализацию с проработкой в цвете.
В городской инфраструктуре трехмерная печать помогает на начальных этапах строительства дорог, мостов, жилых и коммерческих помещений.
Производство электроники и бытовой техники
В сфере электроники 3D-моделирование применяется при изготовлении:
- Печатных плат со всеми их компонентами.
- Корпусов электротехники, например, ноутбука, кухонного комбайна и т.д.
- Прототипа нового гаджета для проверки его эргономичности перед запуском.
Не просто производят отдельные части для бытовой техники и электроприборов, но и встраивают компоненты напрямую в детали электроники. Так, при изготовлении умных часов “распечатывают” корпус с интегрированными в него кнопками и сенсорами.
Медицина и фармацевтика
В стоматологии и хирургии создают протезы и импланты под физиологические особенности пациентов. Для этого используют программное обеспечение к принтеру и снимок МРТ или КТ.
По шаблону “печатают” медицинские инструменты нужных размеров и форм для удобства, повышения эффективности работы, проведения сложных операций.
Прототипирование 3D выходит на новый уровень – биопечать. Особенность в том, что вместо пластика или металла используются слои живых клеток, благодаря чему искусственным способом получают живой орган для пересадки или лабораторных исследований.
Для студентов медиков прототипы частей человеческого тела – наглядное пособие.
Кроме того, 3D-моделирование активно применяют в ювелирном деле, судостроении, нефтегазовой отрасли, атомной промышленности, сфере медиа и развлечений. Заказать деталь с желаемыми параметрами вы можете на нашем сайте.
